(整理)基于LabVIEW和DAQmx的温度采集与控制系统1.

基于LabVIEW和DAQmx的温度采集与控制系统

学院：工程学院

专业：电子信息工程

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指导教师：

摘要

虚拟仪器的技术基础是计算机技术，核心是计算机软件技术。随着现代测试技术的不断发展，以LABVIEW为软件平台虚拟仪器测量技术正在现代测控领域占据越来越重要的位置。本次设计报告首先给出了虚拟温度测量系统总体方案的设计，然后对数据采集模块和LABVIEW的软件模块进行了设计。基LabVIEW为软件平台，通过热电偶冷端补偿的方法进行温度测量。有效地运用了LabVIEW虚拟仪器技术，将诸多重要步骤都在配备硬件的普通PC电脑上完成，与传统的温度测量仪表相比，该系统具有结构简单、成本低、构建方便、工作可靠等特点．具有较高应用价值，是虚拟仪器技术应用于温度测量领域的一个典型范例。

关键词：温度测量；LabVIEW虚拟仪器；热电偶；冷端补偿

目录

一、设计任务 (4)

二、设计所需设备 (5)

三、设计要求： (5)

四、设计步骤 (6)

五、总体方案的设计................................................................................... 错误！未定义书签。

六、LABVIEW软件模块的设计 (7)

6.1 温度信号处理的设计 (7)

6.1.1 前面板设计 (7)

6.1.2 框图程序设计（这里要根据我们的图描述） (7)

七、系统调试及结果分析 (10)

结论及尚存在的问题..................................................................................... 错误！未定义书签。课程设计感想 (12)

一、课题设计背景和意义

1.1、研究背景

虚拟仪器的技术基础是计算机技术，核心是计算机软件技术。Labview使用了“所见即所得”的可视化技术建立人机界面，提供了许多仪器面板中的控制对象，如表头、旋钮、开关及坐标平面图等。所谓虚拟仪器就是以计算机作为仪器统一的硬件平台，充分利用计算机的运算、存储、回放、调用、显示及文件管理等智能化功能，同时把传统仪器的专业化功能和面板控件软件化，使之与计算机结合构成一台从外观到功能都完全与传统硬件仪器相同，同时又充分享用了计算机智能资源的全新仪器系统。Labview使用了“所见即所得”的可视化技术建立人机界面，提供了许多仪器面板中的控制对象。如表头、旋钮、开关及坐标平面图等。用户可以通过使用编辑器将控制对象改变为适合自己工作领域的控制对象。就是Labview提供了多种强有力的工具箱和函数库，并集成了很多仪器硬件库。以Labview支持多种操作系统平台，在任何一个平台上开发的Labview应用程序可直接移植到其它平台上。

1.2、研究的目的及意义

随着现代测试技术的不断发展，以LABVIEW为软件平台虚拟仪器测量技术正在现代测控领域占据越来越重要的位置。因此如何能将温度测量与LABVIEW 虚拟仪器相结合就成了温度测试领域的一个新课题。目前的测温控制系统大都使用传统温度测量仪器．其功能大多都是由硬件或固化的软件来实现，而且只能通过厂家定义、设置，其功能和规格一般都是固定的，用户无法随意改变其结构和功能，因此已不能适应现代化监测系统的要求。随着计算机技术的飞速发展，美国国家仪器公司率先提出了虚拟仪器的概念，彻底打破了传统仪器由厂家定义、用户无法改变的模式，使测控仪器发生了巨大变革。虚拟仪器技术充分利用计算机的强大运算处理功能，突破传统仪器在数据处理、显示、传输、存储等方面的限制，通过交互式图形界面实现系统控制和显示测量数据，并使用框图模块指定各种功能。采用集成电路温度传感器和虚拟仪器方便地构建一个测温系统，且外围电路简单，易于实现，便于系统硬件维护、功能扩展和软件升级。

二、设计任务

本设计要求创建一个虚拟温度测量分析系统。在测量一个实际的物理信号时，必须用一个传感器或转换器把物理信号（如温度、压力等非电量信号）转化为电信号（如电压、电流信号），再通过一个数据采集卡（含信号调理电路）对这些电信号进行处理（如滤波、放大、线性化、A/D等），将模拟信号转换为计算机可以处理的数字信号，由虚拟仪器进行计算、分析、显示，并存储结果。技术要求：

（1）所选传感器和自制的调理电路工作可靠。

（2）能够以图形方式显示信号波形，显示准确，稳定。

（3）能够实现测量数据的存储、回放、超限报警等功能。

（4）测量精度满足系统要求。

（5）界面友好、操作方便。

三、设计所需设备

（1）安装LabVIEW2010软件的PC机一台；

（2）PCI-6251多功能数据采集卡一块；

（3）BNC-2120实验箱一套；

（4）K型热电偶一套；

（5）模拟温室一个；

（6）5V继电器模块1组（2个）。

四、设计要求：

使用LabVIEW软件编写程序，完成：

（1）检测“模拟温室”内的温度；

（2）根据检测温度输出控制信号到BNC2120的数字I/O口，实现以下图示的260秒控制过程，即，当温度大于目标温度则打开风扇降温，反之打开加热器升温；

图1. 温度控制曲线

（3）保存温度数据到文件，按下式计算控制误差E(oC)：

∑==

N i i N e E 11，其中d T m T i e -= 式中： N = 测量点个数；

Tm =温度测量值 (oC)； Td = 目标控制温度 (oC)。

五、设计步骤

（1）BNC2120上有内置的集成温度传感器，可通过模拟通道AI0测量“温室”外部的环境温度，作为热电偶冷端补偿参考温度（CJC ），注意此时通道AI0的BNC 接头上方的拨动开关应置于右侧；

（2）采用K 型热电偶使用BNC2120上的模拟通道AI1测量“模拟温室”内部的温度，注意此时通道AI1的BNC 接头上方的拨动开关应置于右侧。通过MAX （Measurement and Automation Explorer ）配置热电偶温度检测任务，冷端补偿方法选“内置”；

（3）可将此温度检测程序创建为子程序，命名为“温度测量.vi ”；

（4）使用数字I/O 端口的通道0和1分别控制风扇和加热器，在程序中通过设定相应的通道高电平或低电平，经由继电器模块控制风扇和加热器的开关，使得“模拟温室”内的温度按照图1中所示的曲线变化，并在260秒计时结束时同时关闭风扇和加热器。将此控制部分的程序创建为子程序，命名为“温度控制.vi ”。

（5）本课程设计中的温度检测与控制过程，需要选择合适的采样频率，可在函数选板中选择Time&Dialog >wait until the next ms multiple 实现。 20

3040

50

60708090100

110

020406080100120140160180200220240260T e m p e r a t u r e (C )Time (sec)“温室”外的环境温